一种弹性热熔型导电涂料、弹性热熔型导电膜及制备方法

摘要

本发明提供一种弹性热熔型导电涂料及其制备方法、采用该弹性热熔型导电涂料的弹性热熔型导电膜及其制备方法。本发明能制备弹性热熔型导电涂料，并利用该弹性热熔型导电涂料制备兼具弹性、热熔性和优异导电性能的弹性热熔型导电膜。

说明书

技术领域

本发明涉及材料化学领域，具体涉及一种弹性热熔型导电涂料、弹性热熔型导电膜及制备方法。

背景技术

导电膜是具有良好导电能力的薄膜，目前已广泛应用于触摸传感器、平板显示、电磁屏蔽、面状发热体等领域，具有极其广泛的应用市场。从材料类型来分，导电膜可分为半导体金属氧化物（如ITO、SnO2等）导电膜、碳基（如石墨、石墨烯、碳纳米管等）导电膜、金属(纳米银线、金属网格等)导电膜、导电高分子（如PSS/P-dots）导电膜；从导电膜透光性来分，可分为透明导电膜和不透明导电膜；从导电膜制备方法来分，有干法导电膜和湿法导电膜。

在塑料领域，弹性导电涂料多用来制作防静电塑料，该类涂料在塑料成型过程中仍可保持一定的导电能力，但因其树脂含量很高，一般只能应用于抗静电领域。现有技术的导电涂料以金属氧化物为导电剂，搭配树脂、助剂和溶剂而成，但其一方面韧性和柔性差，不具备弹性，另一方面电阻率较高，导电性能很差。常见的导电膜中的树脂分子多为线性或交联型高分子结构，其弹性较低，且交联型高分子不具有热熔性，不适合应用于具有较高拉伸变形要求的应用场合，也限制了其在复杂制造工艺中的应用。是故亟待开发一种新型的热熔型导电膜以突破传统导电膜在柔性传感器、3D曲面导电及弹性发热体等领域的应用限制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种弹性热熔型导电涂料、弹性热熔型导电膜及制备方法，该弹性热熔型导电涂料能制备兼具弹性、热熔性和优异导电性能的弹性热熔型导电膜。

为实现上述目的，本发明提供一种弹性热熔型导电涂料、弹性热熔型导电膜及制备方法，包括：

1.一种弹性热熔型导电涂料，其特征在于：以重量份计，其原料组份主要包括：弹性热熔树脂30～65份、成膜剂2～8份、流平剂1～5份、分散剂3～12份、导电物质9.5～58份以及其它助剂0.5～6份；所述弹性热熔型导电涂料的固含量为20%～60%，粘度为15～1300cps，电导率为300～2000 S/m。

优选地，所述弹性热熔树脂采用丙烯酸改性羟基聚氨酯或水性丙烯酸改性羟基聚氨酯乳液，所述丙烯酸改性羟基聚氨酯的热熔温度为120℃～140℃，固含量为20%～50%，粘度为10cps～1000cps。

优选地，所述成膜剂采用采用乙二醇甲醚或乙烯基乙二醇丁基醚或其他高沸点成膜剂。

优选地，所述流平剂采用聚丙烯酸或羧甲基纤维素。

优选地，所述分散剂采用非离子型表面活性剂，如：烷基多苷、聚氧乙烯、多元醇、烷醇酰胺及嵌段聚醚中的一种或几种。

优选地，所述导电物质采用碳纤维、多壁碳纳米管、石墨烯等碳基材料中的一种或几种。

优选地，所述其他助剂包括但不限于消泡剂、防沉剂、pH调节剂及附着力增进剂中的一种或几种。

一种弹性热熔型导电涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）先称取导电物质9.5～58份、分散剂3～12份、弹性热熔树脂10～30份，搅拌机充分混匀，然后置于球磨机中球磨，其中球磨机中放入0.3～1.2mm粒径的氧化锆微球，填充比例为60%～80%，转速1500～3000rpm，球磨30～120min，得到分散液；

（2）称取余下的20～35份弹性热熔树脂、成膜剂2～8份、流平剂1～5份、其它助剂0.5～6份加入至分散液中，充分搅拌均匀后，用均质机充分混合，得到粗品涂料；

（3）将制得的粗品涂料经1000～3000rpm高速离心机离心去除未分散的大颗粒后，得到成品涂料。

一种弹性热熔型导电膜，包括基材和基材上涂覆的上述弹性热熔型导电涂料；所述基材采用PET或PI，其厚度为25～125um，达因值＞42dyn，附着力＞3B；所述弹性热熔型导电膜的厚度为3～20um，密度为1.05～1.42g/cm3，表面电阻为10～1300Ω/□，断裂伸长率为10%～100%，拉伸强度为300～10000gf；拉伸回弹率为90%～98%，拉伸后电阻变化率为3%～10%，热熔温度为120～160℃，与标准钢板经热熔温度在100kgf的压力下压合后的剥离力为0.3～1.5kgf。

一种弹性热熔型导电膜的制备方法，包括以下步骤：将上述弹性热熔型导电涂料经成膜技术涂覆于基材上后经干燥固化得到；所述成膜技术包括但不限于逗号刮刀、微凹辊涂、网纹辊涂、狭缝涂布和丝网印刷等；所述逗号刮刀采用10～80um间隙，所述微凹辊涂采用15～90g/m2的溶剂，转移率为60～80%，所述丝网印刷中采用钢网，目数为200～300目；干燥温度为100～140℃，干燥时间为30s～180s。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

弹性热熔树脂具有很好的韧性、弹性、热熔性及内聚力，与非极性材料粘结性能好；

成膜剂具有较高的沸点，在弹性热熔型导电涂料成膜和干燥过程中，成膜剂有助于体系从液态向固态转变；

流平剂能有效降低弹性热熔型导电涂料的表面张力，提高其流平性和均匀性；

分散剂能有效分散导电物质，防止其团聚引起沉降；

经过上述制备方法制备的弹性热熔型导电涂料，可加工为兼具弹性、热熔性和优异导电性能的弹性热熔型导电膜，该弹性热熔型导电膜突破了已有产品的应用限制，可广泛应用于柔性传感器、3D曲面导电及弹性发热体等领域。

附图说明

图1是本发明一种弹性热熔型导电涂料、弹性热熔型导电膜及制备方法的工艺流程图；

图2是本发明一种弹性热熔型导电涂料、弹性热熔型导电膜及制备方法中弹性热熔型导电膜的结构示意图。

图中：1、基材；2、弹性热熔型导电涂料层；21、弹性热熔树脂；22、导电物质。

具体实施方式

为详细说明本发明之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例一：

本发明提供一种弹性热熔型导电涂料、弹性热熔型导电膜及制备方法，包括：

1.一种弹性热熔型导电涂料，其特征在于：以重量份计，其原料组份主要包括：丙烯酸改性羟基聚氨酯48.5份、乙二醇甲醚5份、聚丙烯酸3份、多元醇6份、碳纤维40份以及其它助剂3.5份；所述弹性热熔型导电涂料的固含量为35%，粘度为1300cps，电导率为700 S/m。

优选地，所述丙烯酸改性羟基聚氨酯的热熔温度为120℃～140℃，固含量为20%～50%，粘度为10cps～1000cps。

优选地，所述其他助剂包括但不限于消泡剂、防沉剂、pH调节剂及附着力增进剂中的一种或几种。

一种弹性热熔型导电涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）先称取碳纤维40份、多元醇6份、丙烯酸改性羟基聚氨酯20份，搅拌机充分混匀，然后置于球磨机中球磨，其中球磨机中放入0.5mm粒径的氧化锆微球，填充比例为80%，转速1500rpm，球磨90min，得到分散液；

（2）称取余下的28.5份丙烯酸改性羟基聚氨酯、乙二醇甲醚5份、聚丙烯酸3份、其它助剂3.5份加入至分散液中，充分搅拌均匀后，用均质机充分混合，得到粗品涂料；

（3）将制得的粗品涂料经3000rpm高速离心机离心去除未分散的大颗粒后，得到成品涂料。

一种弹性热熔型导电膜，包括基材1和基材1上涂覆的上述弹性热熔型导电涂料；所述基材1采用PET，其厚度为50um，达因值为46dyn，附着力＞3B；所述弹性热熔型导电膜的厚度为15～18um，使用万能材料试验机、表面电阻测试仪、比重仪等仪器测试其性能参数如下：密度为1.32g/cm3，表面电阻为1285Ω/□，断裂伸长率为27%，拉伸强度为650gf；拉伸回弹率为93%，拉伸后电阻变化率为9%，与标准钢板经120～160℃的热熔温度在100kgf的压力下压合后的剥离力为0.7kgf。

一种弹性热熔型导电膜的制备方法，包括以下步骤：将上述弹性热熔型导电涂料采用逗号刮刀涂覆于基材1上形成弹性热熔型导电涂料层2，之后经干燥固化得到；所述逗号刮刀采用60um间隙；干燥固化温度为130℃，时间为60s。

实施例二：

本发明提供一种弹性热熔型导电涂料、弹性热熔型导电膜及制备方法，包括：

1.一种弹性热熔型导电涂料，其特征在于：以重量份计，其原料组份主要包括：水性丙烯酸改性羟基聚氨酯乳液46.5份、乙烯基乙二醇丁基醚6份、聚丙烯酸3.5份、多元醇5份、多壁碳纳米管35份以及其它助剂4份；所述弹性热熔型导电涂料的固含量为20%，粘度为90cps，电导率为1200 S/m。

优选地，所述其他助剂包括但不限于消泡剂、防沉剂、pH调节剂及附着力增进剂中的一种或几种。

一种弹性热熔型导电涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）先称取多壁碳纳米管35份、多元醇5份、水性丙烯酸改性羟基聚氨酯乳液35份，搅拌机充分混匀，然后置于球磨机中球磨，其中球磨机中放入0.3mm粒径的氧化锆微球，填充比例为75%，转速2000rpm，球磨120min，得到分散液；

（2）称取余下的11.5份水性丙烯酸改性羟基聚氨酯乳液、乙烯基乙二醇丁基醚6份、聚丙烯酸3.5份、其它助剂4份加入至分散液中，充分搅拌均匀后，用均质机充分混合，得到粗品涂料；

（3）将制得的粗品涂料经2500rpm高速离心机离心去除未分散的大颗粒后，得到成品涂料。

一种弹性热熔型导电膜，包括基材1和基材1上涂覆的上述弹性热熔型导电涂料；所述基材1采用PI，其厚度为50um，达因值为52dyn，附着力＞3B；所述弹性热熔型导电膜的厚度为8～10um，使用万能材料试验机、表面电阻测试仪、比重仪等仪器测试其性能参数如下：密度为1.06g/cm3，表面电阻为85Ω/□，断裂伸长率为90%，拉伸强度为1050gf；拉伸回弹率为98%，拉伸后电阻变化率为3%，与标准钢板经120～160℃的热熔温度在100kgf的压力下压合后的剥离力为1.2kgf。

一种弹性热熔型导电膜的制备方法，包括以下步骤：将上述弹性热熔型导电涂料采用目数为30目的微凹辊涂方式涂覆于基材1上形成弹性热熔型导电涂料层2，之后经干燥固化得到；所述微凹辊涂采用的转速比为100%，所述微凹辊涂采用15～90g/m2的溶剂，转移率为60～80%；干燥固化温度为120℃，时间为90s。

实施例三：

本发明提供一种弹性热熔型导电涂料、弹性热熔型导电膜及制备方法，包括：

1.一种弹性热熔型导电涂料，其特征在于：以重量份计，其原料组份主要包括：水性丙烯酸改性羟基聚氨酯乳液35份、乙烯基乙二醇丁基醚4份、聚丙烯酸2.5份、多元醇5份、石墨烯50份以及其它助剂3.5份；所述弹性热熔型导电涂料的固含量为25%，粘度为200cps，电导率为860 S/m。

优选地，所述其他助剂包括但不限于消泡剂、防沉剂、pH调节剂及附着力增进剂中的一种或几种。

一种弹性热熔型导电涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）先称取石墨烯50份、多元醇5份、水性丙烯酸改性羟基聚氨酯乳液25份，搅拌机充分混匀，然后置于球磨机中球磨，其中球磨机中放入0.3mm粒径的氧化锆微球，填充比例为65%，转速3000rpm，球磨100min，得到分散液；

（2）称取余下的10份水性丙烯酸改性羟基聚氨酯乳液、乙烯基乙二醇丁基醚4份、聚丙烯酸2.5份、其它助剂3.5份加入至分散液中，充分搅拌均匀后，用均质机充分混合，得到粗品涂料；

（3）将制得的粗品涂料经1800rpm高速离心机离心去除未分散的大颗粒后，得到成品涂料。

一种弹性热熔型导电膜，包括基材1和基材1上涂覆的上述弹性热熔型导电涂料；所述基材1采用离型PET（离型力为900gf），其厚度为50um，达因值为52dyn，附着力＞3B；所述弹性热熔型导电膜的厚度为10～12um，使用万能材料试验机、表面电阻测试仪、比重仪等仪器测试其性能参数如下：密度为1.11g/cm3，表面电阻为126Ω/□，断裂伸长率为60%，拉伸强度为850gf；拉伸回弹率为95%，拉伸后电阻变化率为5%，与标准钢板经120～160℃的热熔温度在100kgf的压力下压合后的剥离力为0.9kgf。

该弹性热熔型导电膜可与离型PET剥离，得到自支持的导电膜。

一种弹性热熔型导电膜的制备方法，包括以下步骤：将上述弹性热熔型导电涂料采用目数为30目的微凹辊涂方式涂覆于基材1上形成弹性热熔型导电涂料层2，之后经干燥固化得到；所述微凹辊涂采用的转速比为110%，所述微凹辊涂采用15～90g/m2的溶剂，转移率为60～80%；干燥固化温度为120℃，时间为90s。

通过采用上述三种实施例，均可制备得到弹性热熔型导电涂料，可加工为兼具弹性、热熔性和优异导电性能的弹性热熔型导电膜，该弹性热熔型导电膜突破了已有产品的应用限制，可广泛应用于柔性传感器、3D曲面导电及弹性发热体等领域，但不限于上述三种实施例。

综上所述，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。